通信领域中的mems器件及发展动态

《通信领域中的mems器件及发展动态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、通信领域中的MEMS器件及发展动态谌贵辉1,2，张万里2，彭斌2，蒋洪川2摘要：微电子机械系统（MEMS）技术在通信领域中有着广泛的应用前景，本文介绍了在无线通信和光通信中的MEMS器件如MEMS电感、电容、开关、滤波器、光检测器等MEMS器件的原理、结构和发展概况，指出了MEMS器件发展所面临的问题和方向。关键词：无线通信，光纤通信，微电子机械系统，微光机电系统TheApplicationandDevelopmentofMEMS　DeviceinCommunicationFieldCHENGui-hui1,2,ZHANGWan-li

2、2，PENGBin2，JIANGHong-chuan2Abstract：MicroElectroMechanicalSystems(MEMS)technologyhaveextensiveapplicationprospectinthefieldofcommunication.Thispaperintroducestheprinciple,structureandgeneralsituationoftheMEMSdeviceinwirelesscommunicationandtheopticalfibercommunication,s

3、uchasMEMSinductance,capacity,switch,wavefilterandsmoothdetector,andalsopointsouttheproblemsanddirectionfacedbyMEMSdevicedevelopmentinthefuture.Keywords：Wirelesscommunication;Opticalfibercommunication;MEMS;MOEMS一、引言微电子机械系统（MicroElectroMechanicalSystems,简称MEMS）是在微电子技术基础上发

4、展起来的多学科交叉的新兴学科，它以微电子及微加工技术为依托，内容涉及微电子学、现代光学、气动力学、流体力学、热学、声学、磁学、自动控制学、仿真学、材料科学、机械学以及表面物理与化学等多种工程技术和学科，具有微型化、集成化，功能上多样化、智能化、能耗低、灵敏度高、工作效率高等特点，其研究和发展对国民经济和国防工业将产生深远的影响［1~5］。通信和数据的传输、储存、处理对人类的生活的产生了重大影响，随着信息化程度的不断提高，人们对通信终端提出了小型化、多功能、低成本的要求，因而，具有高功能密度比的通信终端必将成为通信技术主要发展方向之一。

5、目前，通信工程中仍存有大量射频(RF)技术必不可少的片外分离单元,如谐振器、滤波器、耦合器等,使系统难以进一步实现小型化；与此同时,高容量的信息交换对高频、宽带通信提出了新的需求，射频器件如谐振器、滤波器、耦合器等微型化已经成为制约系统进一步小型化、多功能关键因素。因此，研制小型化、小功率、低损耗、高集成的分布参数器件具有重要的意义。而MEMS器件由于其体积小，功耗低，性能优异，在通信领域中已获得成功应用，成为解决通信终端小型化、多功能问题的关［6~8］键器件之一。目前，世界各发达国家都在大力研究用于通信领域中的MEMS器件，如MEM

6、S电容、电感、开关、光检测器、光耦合器等。可以预见，随着MEMS技术的发展，MEMS器件在通信领域中将具有更加广阔的应用前景，并产生巨大的经济效益。本文根据目前国内外研究状况，集中介绍了用于无线通信和光纤通信领域中的MEMS器件。　二、无线通信领域的MEMS器件1MEMS电感［9］无线通信领域需要高Q值、高频率的电感，但利用IC工艺制作的微型电感性能均不够理想。利用MEMS技术可以很容易地在高电阻率衬底上制作微型电感，解决了传统IC工艺制作电感［9,10］［11］时出现的不足。据报道，C.Y.Chi等人研制的1.2nHMEMS电感在4

7、0GHz频率下，Q值可以达到60～80，只是电感稍低。MEMS电感的研究方向主要有两个方面：一是增加电感量，通常采用增加线圈匝数和磁芯，［11］如将一个平面绕组制作在NiFe磁芯膜层上。据报道，用增加线圈匝数来增加电感的方法，可得到100nH。其二是将电感做成悬空结构以减少衬底造成的损耗及电磁耦合，提高Q值，改善电感的射频性能。MEMS电感常见结构如图1所示。　［10］此外，也有报道如图2所示的三维立体MEMS电感，其中线圈是铜膜，宽度为50μm，厚度为5μm，电感值可达4.8nH，在频率为1GHz时Q值能达30。　［12~13］2.

8、MEMS可变电容随着通信系统对各种器件小型化、集成化、自适应化地要求，容量可调的MEMS电容成为解决该问题的主要技术途径。目前有两种类型的MEMS可变电容，一种是平板结构，另一种是叉指结构。如图3所示，（a）是平板结构M